Estudo Assistivo de Exoesqueleto de Quadril para AVC

Um desafio significativo para alcançar a deambulação comunitária com exoesqueletos é fornecer um sistema de controle adaptativo para realizar uma ampla variedade de tarefas locomotoras. Muitos exoesqueletos hoje são desenvolvidos sem uma compreensão detalhada do efeito do dispositivo no sistema músculo-esquelético humano. O estudo está interessado em explorar a questão de como o sistema de controle afeta a biomecânica humana, incluindo cinemática, cinética e padrões de ativação muscular. Ao otimizar os controladores de exoesqueleto com base na biomecânica humana e adaptar o controle com base na tarefa, este trabalho poderá fornecer o maior benefício aos pacientes e avançar no estado da arte com exoesqueletos de quadril assistivos. Uma grande população de pacientes que poderia se beneficiar da tecnologia assistiva de membros inferiores são os sobreviventes de AVC, que é a população específica a que esta proposta se destina. Uma característica comum dos sobreviventes de AVC que recuperam a capacidade de andar é que os músculos do quadril são sobrecarregados devido à fraqueza distal. Os pesquisadores propõem usar um exoesqueleto de quadril motorizado para aumentar sua musculatura proximal, que precisa produzir uma potência significativa na maioria das atividades de locomoção, como levantar-se, caminhar e subir escadas ou ladeiras. Outro aspecto biomecânico dos sobreviventes de AVC é uma marcha assimétrica em termos de cinemática, cinética e ativações musculares. A pesquisa examinará que tipo de assistência de exoesqueleto é mais benéfica para sobreviventes de AVC para melhorar a deambulação comunitária. A hipótese é que, como a marcha é assimétrica, o controlador precisará ser assimétrico para fornecer assistência ideal para auxiliar na mobilidade. O objetivo da pesquisa de longo prazo é criar dispositivos de exoesqueletos auxiliares motorizados que sejam de grande valor para indivíduos com deficiências graves nos membros inferiores, melhorando os resultados clínicos, como velocidade de caminhada e capacidade de deambulação comunitária. O objetivo geral do projeto proposto é estudar os efeitos biomecânicos do uso de um exoesqueleto de quadril com controladores adaptativos para auxiliar sobreviventes de AVC com déficits de membros inferiores para melhorar suas capacidades de deambulação na comunidade. A hipótese central que abrange ambos os objetivos é que o controle do exoesqueleto que se adapta ao terreno ambiental melhorará as métricas de mobilidade para usuários de exoesqueleto humano em tarefas de deambulação comunitária. A lógica é que, como a biomecânica humana muda com base na tarefa, os controladores do exoesqueleto também precisam otimizar seus níveis de assistência para corresponder ao que o humano está fazendo. A equipe já projetou e testou extensivamente um exoesqueleto de quadril autônomo em indivíduos fisicamente aptos em uma esteira e planeja acompanhar isso com um estudo separado em indivíduos fisicamente aptos durante a locomoção no solo de caminhada, escadas e rampas. O objetivo deste estudo é traduzir um exoesqueleto de quadril robótico autônomo para fornecer assistência adaptativa na deambulação comunitária para sobreviventes de AVC com deficiência de mobilidade. A equipe analisará os efeitos biomecânicos e os benefícios clínicos com o uso de um exoesqueleto de quadril autônomo para um usuário com dificuldade de locomoção (devido a um derrame). A principal hipótese para este objetivo é que os sobreviventes de AVC aumentarão sua mobilidade em tarefas de deambulação comunitária usando a estrutura de controle adaptativo. Uma sub-hipótese é que os sobreviventes de AVC que apresentam comprometimento unilateral terão resultados biomecânicos e clínicos superiores usando um controlador com assistência assimétrica. Os investigadores esperam um controlador que forneça maior assistência ao lado prejudicado para melhorar a simetria geral e ajudar o sobrevivente de AVC a manter um padrão de marcha mais eficiente para ajudar a melhorar a velocidade de caminhada (medida de resultado primário). O resultado esperado desses objetivos será uma maior compreensão dos efeitos biomecânicos e clínicos na aplicação da assistência do quadril com um exoesqueleto robótico em tarefas de deambulação comunitária, como caminhada no solo, rampas e escadas. Este trabalho servirá como um começo fundamental para um estudo planejado mais amplo de otimização de controladores para melhorar a biomecânica em deficientes motores usando exoesqueletos autônomos de quadril. Este objetivo terá um impacto positivo ao ajudar a informar o projeto e o controle do futuro exoesqueleto para auxiliar indivíduos com deficiências nos membros inferiores, com informações específicas sobre sobreviventes de AVC com deficiência de mobilidade.